DE1290722B - Use of a nickel alloy as a material for nozzles to produce glass threads in the melt flow - Google Patents
Use of a nickel alloy as a material for nozzles to produce glass threads in the melt flowInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft einen Werkstoff für Düsen geschmolzenem Glas in Berührung stehende Appa-The invention relates to a material for nozzles molten glass in contact appa-
zum Herstellen von Glasfäden im Schmelzfluß, der rateteile.for the production of glass threads in the melt flow, the rateteile.
für diesen Zweck besonders geeignet ist. Der Begriff Der Erfinder hat festgestellt, wie sich dies auch »Düsen« soll dabei weit gefaßt sein. Eine Düse im aus den Ausführungen weiter unten ergibt, daß die Sinne der Erfindung umfaßt jedes Organ, das Öffnun- 5 vorstehende Legierung bei der vorgesehenen Verwengen aufweist, durch die geschmolzenes Glas in Form dung eine außerordentlich günstige Kombination von dünner Ströme austritt, die danach zu Fäden oder geringem Abtrag und großer Kriechbeständigkeit erFasern ausgezogen werden. Die genannten Öffnungen möglicht.is particularly suitable for this purpose. The term the inventor has established how this is also "Nozzles" should be understood broadly. A nozzle in the remarks below shows that the For the purposes of the invention includes any organ that has the opening 5 of the above alloy at the intended twisting has, through the molten glass in the form of an extremely favorable combination of manure thin streams emerge, which then become threads or less abrasion and great creep resistance be pulled out. The openings mentioned are possible.
sind im allgemeinen von geringem Durchmesser, das Als Ausführungsbeispiel ist nachstehend eine erdurch sie hindurchfließende geschmolzene Glas hat io findungsgemäß zu verwendende Legierung mit fol-are generally of small diameter, the following is an example of an embodiment molten glass flowing through it has io alloy to be used according to the invention with the following
eine hohe Temperatur, und die »Düsen« sind dabei gender Zusammensetzung aufgeführt: selbst hoher Temperatur ausgesetzt.a high temperature, and the »nozzles« are listed according to their composition: even exposed to high temperature.
Insbesondere betrifft die Erfindung auch einen Nickel 51,95%In particular, the invention also relates to a nickel 51.95%
Werkstoff zur Verwendung für hohle Drehkörper, die Chrom 28 80% einen mit einer Vielzahl von Ausströmöffnungen ver- 15Material for use in hollow rotating bodies that combine chromium 28 80% with a large number of outflow openings 15
sehenen Mantel aufweisen, durch die das geschmol- Niob + Tantal 5%have seen jacket, through which the molten niobium + tantalum 5%
zene Glas in Form von Fäden ausgeschleudert wird, Wolfram 2,47%zene glass is ejected in the form of threads, tungsten 2.47%
die anschließend zu Fasern ausgezogen werden. rr ,, „, «.,-„,which are then drawn out into fibers. rr ,, ",«., - ",
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kohlenstoff 0,47%The invention is based on the object of a carbon 0.47%
solche Legierung als Werkstoff zu verwenden, daß 20 Bor 0,14%to use such an alloy as a material that 20 boron 0.14%
dieser sich durch eine vorteilhafte Kombination aus Silizium 0 20 %this is achieved through an advantageous combination of silicon 0 20%
geringem Abtrag und großer Kriechbeständigkeit 'low abrasion and high creep resistance '
unter Belastung bei hoher Temperatur beim Fließen Mangan 0,87 %under load at high temperature while flowing Manganese 0.87%
des geschmolzenen Glases auszeichnet, vor allem Eisen Restof molten glass, especially iron remnants
wenn dieses durch die engen »Düsen«-Öffnungen 25if this passes through the narrow "nozzle" openings 25
fließt. Die erfindungsgemäßen Legierungen haben einenflows. The alloys of the invention have one
Es ist schon die Verwendung von Nickellegierun- geringen Ausdehnungskoeffizienten, der sich auchIt is already the use of nickel alloy- low expansion coefficient, which is also
gen mit hohem Chromgehalt für die obengenannten verhältnismäßig wenig mit der Temperatur ändert. Sogenes with a high chromium content for the above changes relatively little with temperature. So
hohlen Drehkörper zum Ausschleudern von ge- hat eine Legierung gemäß dem vorstehenden Beispiel schmolzenem Glas in Form von Fäden bekanntge- 30 einen Ausdehnungskoeffizienten, der sich vonhollow rotating body for ejecting an alloy according to the above example Molten glass in the form of threads known to have a coefficient of expansion that differs from
worden (s. USA.-Patentschrift 3 010 201). Die Legie- 13,00-10-« bei Normaltemperatur auf 17,25 ·10"6 (see U.S. Patent 3,010,201). The alloy 13.00-10- «at normal temperature to 17.25 · 10" 6
rung gemäß dieser USA.-Patentschrift hat aber bei bei 1100° C ändert.tion according to this USA. patent has changed at 1100 ° C.
den hier in Frage kommenden Betriebsverhältnissen Die erfindungsgemäßen Legierungen haben auchthe operating conditions in question here. The alloys according to the invention also have
nur eine Lebensdauer von ungefähr 120 bis 150 Stun- besonders wichtige Eigenschaften im Hinblick auf ein den, ausnahmsweise von 200 Stunden. Eine so ver- 35 Kriechen und im Hinblick auf eine Widerstandsfähig-only a service life of approximately 120 to 150 hours, particularly important properties with regard to a the, exceptionally, of 200 hours. Such a creep and with regard to a resilience
hältnismäßig kurze Lebensdauer bedeutet aber einen keit gegen Korrosion.Relatively short service life, however, means a speed against corrosion.
erheblichen Nachteil, wenn man bedenkt, daß der- So wurde die Legierung gemäß dem obigen Ausartige Drehkörper verhältnismäßig sehr viel kosten, führungsbeispiel Kriechversuchen unterworfen bei und wenn man weiterhin bedenkt, daß jede Aus- einer Belastung von 2 kg/mm2 bei einer Temperatur wechslung eines solchen Drehkörpers auch eine er- 40 Von 1050: C. Die Legierung ging erst nach sehr hebliche Betriebsunterbrechung darstellt. Auch die langer Zeit zu Bruch, nämlich nach ungefähr französische Patentschrift 1274 925 offenbart die 640 Stunden. Demgegenüber gehen die bekannten Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung für die üblichen Legierungen unter den gleichen Bedingun-Düsen für die genannten Drehkörper zum Ausschleu- gen bereits nach einer Zeit zu Bruch, die in der Grödern von geschmolzenem Glas in Form von Fäden. 45 ßenordnung von 200 Stunden liegt. Die Legierung gemäß dieser Patentschrift zeichnet Die Kurven der F i g. 1 der Zeichnung zeigen den sich durch einen besonders erhöhten Widerstand Verlauf des Kriechens bei 1050° C unter 2 kg/mm2 gegen Korrosion aus, wie sie durch das Fließen des Belastung einer bekannten Legierung (Kurve A) von Glases durch enge Öffnungen hervorgerufen wird. folgender Zusammensetzung, die im übrigen fast Diese Legierung hat nicht die vorteilhafte Kombina- 50 identisch ist mit der Legierung gemäß dem Beispiel 1 tion von geringem Abtrag und großer Kriechbestän- }n der USA.-Patentschrift 3 010201: digkeit bei den hier in Frage kommenden Betriebsverhältnissen, wenn sie auch, wie weiter unten Chrom 26,6 % Considerable disadvantage when you consider that the alloy according to the above type of rotating body was relatively expensive, guide example subjected to creep tests and when you also consider that each from a load of 2 kg / mm 2 with a temperature change 40 V on 1050 : C. The alloy went only after a very serious interruption in operation. Also the long time to break, namely according to approximately French patent specification 1274 925 reveals the 640 hours. In contrast, the known use of a nickel-chromium alloy for the usual alloys under the same conditions-nozzles for the mentioned rotating bodies for ejecting already break after a time, which is the size of molten glass in the form of threads. 45 of the order of 200 hours. The alloy according to this patent shows the curves of FIG. 1 of the drawing show the course of creep at 1050 ° C. below 2 kg / mm 2 against corrosion, as it is caused by the flow of the load on a known alloy (curve A) of glass through narrow openings through particularly increased resistance. the following composition in the rest almost This alloy does not have the advantageous combination 50 is identical with the alloy according to Example 1 tion of low abrasion and high creep resistance of the n} USA. Patent 3 010201: speed coming in here in question Operating conditions, if they also, as below Chromium 26.6%
ersichtlich ist, eine ähnliche Zusammensetzung hat ^. , . „it can be seen has a similar composition ^. ,. "
wie die erfindungsgemäß zu verwendende Legie- 55 like the alloy 55 to be used according to the invention
rung. Kohlenstoff 0,43%tion. Carbon 0.43%
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird Wolfram 5 6% gelöst durch Verwendung einer Legierung aus 25 bisThe object on which the invention is based is achieved by using an alloy of 25 bis tungsten 5 6%
33 %, vorzugsweise 28 bis 32% Chrom, 45 bis 53 %, Silizium 1 %33%, preferably 28 to 32% chromium, 45 to 53%, silicon 1%
vorzugsweise 48 bis 53% Nickel, 3.5 bis 6%, vor- 60 Mangan 1,06%preferably 48 to 53% nickel, 3.5 to 6%, preferably 60 manganese 1.06%
zugsweise 3,5 bis 5% Niob, wovon bis zu 0,5% . R preferably 3.5 to 5% niobium, of which up to 0.5%. R.
durch Tantal ersetzt sein können, 1 bis 5 %, Vorzugs- Eisen Restcan be replaced by tantalum, 1 to 5%, preferred iron remainder
weise 3 bis 5 % Wolfram, 0,3 bis 0,6 %, vorzugsweisewise 3 to 5% tungsten, 0.3 to 0.6%, preferably
0,4 bis 0,5% Kohlenstoff, 0 bis 2%, vorzugsweise und einer erfindungsgemäß zu verwendenden Legie-0,5 bis 1,5% Mangan, 0 bis 0,5% Silizium, 0,1 bis 65 rung (Kurve B), welche die Zusammensetzung des 0,4% Bor, Rest Eisen einschließlich der üblichen obenerwähnten Ausführungsbeispiels hatte. Die AbVerunreinigungen als Werkstoff für Düsen zum Her- szissen geben die Zeitdauer in Stunden wieder, und stellen von Glasfäden im Schmelzfluß und andere mit zwar in logarithmischem Maßstab, und die Ordinaten0.4 to 0.5% carbon, 0 to 2%, preferably and an alloy to be used according to the invention - 0.5 to 1.5% manganese, 0 to 0.5% silicon, 0.1 to 65% (curve B ), which had the composition of 0.4% boron, the remainder iron including the usual above-mentioned exemplary embodiment. The contaminants as a material for nozzles for heart cushions indicate the duration in hours, and represent glass threads in the melt flow and others with, although on a logarithmic scale, and the ordinates
3 43 4
geben die (bleibenden) Dehnungen in Prozent wieder, nachstehend aufgeführten Legierungszusammenset-indicate the (permanent) elongations in percent, alloy composition listed below
und zwar in linearem Maßstab. zungen:on a linear scale. tongues:
Die Erfindung umfaßt allgemein die Verwendung . . , „T „ · ,Tr ^ The invention generally includes use. . , " T " · , Tr ^
der obenerwähnten Legierungen als Werkstoff bei der 1J111 Anwendung einer Normallegierung (Kurve C)the above-mentioned alloys as a material in the 1 J 111 application of a normal alloy (curve C)
Herstellung von metallischen Apparateteilen, die für 5 der folgenden Zusammensetzung:Production of metallic apparatus parts, which for the fol 5 g composition:
einen Kontakt mit geschmolzenem Glas bestimmt Chrom ^4°/contact with molten glass determines chromium ^ 4 ° /
sind (z. B. Behälter, Elektroden od. dgl.). Sie umfaßt ~(e.g. containers, electrodes or the like). It includes ~
insbesondere die Ausbildung von metallischen Teilen, Nickel 19%especially the formation of metallic parts, nickel 19%
die Öffnungen im allgemeinen kleinen Durchmessers Silizium 2%the openings generally small diameter silicon 2%
tragen, durch welche geschmolzenes Glas hoher Tem- ίοwear through which molten glass high tem- ο
peratur fließt und die"selbst auf hohe Temperatur ge- Kohlenstoff 0,30%temperature flows and the "even at high temperatures carbon 0.30%
bracht werden. Mangan 0,30%be brought. Manganese 0.30%
Die Erfindung umfaßt insbesondere die Anwen- Eisen Rest
dung dieser Legierungen als Werkstoff für rotierendeThe invention particularly includes the application of iron remainder
tion of these alloys as a material for rotating
Hohlkörper, wie sie für die Glasfaserherstellung ver- 15 mit Anwendung einer bekannten Legierung, wie
wendet werden und die eine Umfangswandung auf- sie weiter oben anläßlich der Kurvet, die das
weisen, die mit einer Vielzahl von Öffnungen ver- Kriechen betrifft, definiert ist (Kurve D);
sehen ist, durch welche das geschmolzene Glas in unter Anwendung einer erfindungsgemäß zu verForm
von Fäden ausgeschleudert wird, die danach wendenden Legierung des Typs entsprechend
zu Fasern ausgezogen werden. Solche Hohlkörper 20 dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
arbeiten unter besonders schwierigen Bedingungen, (Kurve E)
die durch die sehr hohen Temperaturen, auf die sieHollow bodies, such as those used for glass fiber production using a known alloy, such as are used, and which have a circumferential wall defined above on the occasion of the curve that relates to creeping with a large number of openings ( Curve D);
can be seen through which the molten glass is thrown out using a shape to be formed according to the invention of threads, which then turning alloy of the type are drawn out into fibers accordingly. Such hollow bodies 20 of the embodiment described above work under particularly difficult conditions (curve E)
due to the very high temperatures to which they are exposed
gebracht werden, gegeben sind, insbesondere wegen Auf den Abszissen sind die Zeiten aufgetragen,are brought, are given, in particular because the times are plotted on the abscissas,
der hohen Temperatur der Gase, die die äußere während welcher die Versuchsstücke der Wirkungthe high temperature of the gases which are the external during which the test pieces of effect
Oberfläche der Umfangswandung berühren. 25 des Stromes von geschmolzenem Glas unterworfenTouch the surface of the peripheral wall. 25 subjected to the stream of molten glass
In F i g. 2 der Zeichnung ist ein Vertikalschnitt in wurden. Die Ordinaten zeigen die GewichtsverlusteIn Fig. 2 of the drawing is a vertical section in FIG. The ordinates show the weight losses
Achsrichtung von einem solchen rotierenden Kör- in Prozent.Axial direction of such a rotating body in percent.
per 1 dargestellt, dessen Umfangswandung 2 von Die Versuche wurden mit einem Glas von mittlerershown per 1, the circumferential wall 2 of The tests were carried out with a glass of medium
einer großen Zahl von Öffnungen 3 durchbohrt ist. Viskosität von llOOPoise bei einer Temperatur vona large number of openings 3 is pierced. Viscosity of llOOPoise at a temperature of
Das geschmolzene Glas 4 ist in" ein Verteilerorgan 5 3° 1030° C ausgeführt. Dieses Glas hatte die folgendeThe molten glass 4 is made into a distributor 5 3 ° 1030 ° C. This glass had the following
geführt, welches Korbform hat und dessen vertikale Zusammensetzung:
Wandung ebenfalls mit Öffnungen 6 versehen ist. Derguided, which basket shape has and its vertical composition:
Wall is also provided with openings 6. Of the
Korb 5 wird durch den rotierenden Körper 1 in Ro- SiO2 61,25%Basket 5 is rotated by the rotating body 1 in Ro-SiO 2 61.25%
tation versetzt, und das geschmolzene Glas wird §q 0 31%tation shifted, and the molten glass is §q 0 31%
durch die Öffnungen 6 auf die Innenseite der Um- 35 3 through the openings 6 to the inside of the circumference 35 3
fangswandung 2 geschleudert, so daß das Glas auf Fe2O3 0,40 %flapping wall 2 so that the glass is Fe 2 O 3 0.40%
dieser Wandung im wesentlichen gleichförmig verteilt ALO., 4,00%this wall is distributed essentially uniformly ALO., 4.00%
ist. Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wird das cn 8 ^n 0/is. Under the effect of centrifugal force the cn 8 ^ n 0 /
geschmolzene Glas durch die Öffnungen 3 in Form a '~ "molten glass through the openings 3 in the form a '~ "
von Fäden ausgeschleudert, die danach zu feinen 40 MgO 4,10%flung out by threads, which then turn into fine 40 MgO 4.10%
Fasern ausgezogen werden. Es ist gleichfalls eine ^a q 22 55 < >/,,Fibers are drawn out. It is also a ^ a q 22 55 < > / ,,
Verbrennungskammer 7 dargestellt, die im allgemei- 2 Combustion chamber 7 shown, which is generally 2
ncn ringförmig ist und eine den rotierenden Körper k2O 0,4J %ncn is ring-shaped and a rotating body k 2 O 0.4J%
koaxial umgebende Entspannungsöffnung 8 aufweist, B0O., 5,20 %has coaxially surrounding relaxation opening 8, B 0 O., 5.20%
aus der Verbrennungsgase mit hoher Geschwindigkeit 45 ~ " ,from the combustion gases at high speed 45 ~ " ,
und hoher Temperatur herausgeführt werden, die mit ' °and high temperature, which are marked with '°
den Materialströmen in Berührung kommen, die aus F 2,50 %come into contact with the material flows, which consist of F 2.50%
den Öffnungen 3 ausgeschleudert worden sind, undthe openings 3 have been ejected, and
ihr Ausziehen zu sehr feinen Fasern bewirken. Es sei bemerkt, daß die Legierungen gemäß dercause them to pull out into very fine fibers. It should be noted that the alloys according to FIG
Man erkennt, daß ein solcher rotierender Körper, 50 Erfindung eine gewisse Härte aufweisen. Diese HärteIt can be seen that such a rotating body has a certain hardness. This hardship
und zwar insbesondere seine Umfangswandung, sehr ist jedoch nicht solcherart, daß sie die Verarbeitungand in particular its circumferential wall, however, is very not such that it makes processing
hohen Temperaturen ausgesetzt ist, die hinsichtlich dieser Legierungen unter Bedingungen, wie sie füris exposed to high temperatures with respect to these alloys under conditions such as they are for
der verwendeten Materialien eine große Widerstands- hitzebeständige Stähle der üblichen Art normal sind,the materials used are a large resistance heat-resistant steels of the usual type,
fähigkeit gegen Kriechen nötig machen. Darüber hindert. Es sei bemerkt, daß mit den erfindungsgemä-make it necessary to be able to crawl. That prevents. It should be noted that with the
hinaus ist zu berücksichtigen, daß das Glas, welches 55 ßen Legierungen Verteilerorgane oder Körbe herge-In addition, it must be taken into account that the glass, which is made of alloys, distributors or baskets
gleichfalls eine hohe Temperatur hat, eine bedeutende stellt werden können, die nicht geschweißt und diealso has a high temperature, significant places that cannot be welded and which
korrosionswirkung ausübt bei seinem Durchtritt mit dem Schleuderverfahren hergestellt sind,has a corrosive effect when it passes through using the centrifugal method,
durch die Öffnungen sowohl des rotierenden Körpers Die erfindungsgemäß zu verwendende Legierungthrough the openings of both the rotating body. The alloy to be used according to the invention
wie auch des Verteilerkorbes. enthält mehr Chrom und weniger Nickel als dieas well as the distributor basket. contains more chromium and less nickel than that
Die erfindungsgemäßen Legierungen gestatten eine 60 Legierung gemäß der französischen PatentschriftThe alloys according to the invention allow an alloy according to the French patent specification
bedeutende Verlängerung der Lebensdauer dieser 1274 925. Ferner enthält die erfindungsgemäß zusignificant extension of the service life of this 1274 925. Furthermore, the invention includes
Einrichtungen, und zwar des Hohlkörpers und der verwendende Legierung über die Bestandteile gemäßFacilities, namely the hollow body and the alloy used on the components according to
Verteilerorgane, wegen ihrer großen Widerstands- der französischen Patentschrift hinausgehend NiobDistribution organs, niobium, going beyond the French patent specification because of their great resistance
fähigkeit gegen Korrosion durch das Glas und die bzw. Tantal, Wolfram, Bor und Eisen, während dieability against corrosion by the glass and the respectively tantalum, tungsten, boron and iron, while the
Verbrennungsgase. 65 Bestandteile Kobalt, Aluminium und Titan der Le-Combustion gases. 65 components cobalt, aluminum and titanium of the
Die Kurven der F i g. 3 zeigen die relativen Ge- gierung gemäß der französischen Patentschrift in derThe curves of FIG. 3 show the relative yawing according to the French patent specification in FIG
wichtsverluste in Prozent von zwei Zentrifugalkörpern erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung nichtweight loss in percent of two centrifugal bodies according to the invention to be used alloy not
gleicher Form und Abmessungen, jedoch mit den enthalten sind.same shape and dimensions, but with the included.
Ein Vergleich der Eigenschaften der Legierung gemäß der französischen Patentschrift mit denen der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung ergibt folgendes: Zunächst sei verglichen die Kurve aus der französischen Patentschrift mit der Fig. 3. Man erkennt, daß der Abtrag durch das geschmolzene Glas bei der Legierung gemäß der französischen Patentschrift noch geringer ist als der Abtrag bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung, also gemäß Kurve £ in Fig. 3. Nun ist ausdrücklich darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung nicht auf einen geringstmöglichen Abtrag gerichtet ist, sondern auf eine möglichst vorteilhafte Kombination aus geringem Abtrag und großer Kriechbeständigkeit unter Belastung bei hoher Temperatur. Es sei hierzu verwiesen auf die weiter oben bereits erörterten Kurven in Fig. 1. Durch von dem Erfinder durchgeführte Versuche wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung hinsichtlich einer Beständigkeit in bezug auf dieses Kriechen besonders gute Eigenschaften aufweist, die auch besser sind als diejenigen der Legierung gemäß der französischen Patentschrift.A comparison of the properties of the alloy according to the French patent with those of The alloy to be used according to the invention results in the following: First, the curve from FIG French patent with the Fig. 3. It can be seen that the removal by the molten glass in the alloy according to the French patent is even less than the removal in the case of the alloy to be used according to the invention, that is to say according to FIG Curve £ in Fig. 3. It should now be expressly pointed out that to be used according to the invention Alloy is not aimed at the lowest possible removal, but on an advantageous as possible Combination of low abrasion and high creep resistance under load at high temperatures. In this regard, reference is made to the curves in FIG. 1 already discussed above Experiments carried out by the inventor have been found that the alloy to be used according to the invention has particularly good properties in terms of resistance to this creep, the are also better than those of the alloy according to the French patent.
Insgesamt haben die Versuche ergeben, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung der Legierung gemäß der französischen Patentschrift überlegen ist hinsichtlich der Kombination eines kleinen Abtrags durch den Glasschmelzfluß mit der Widerstandsfähigkeit gegen Kriechen unter Belastung bei hoher Temperatur.Overall, the tests have shown that the alloy to be used according to the invention is the alloy according to the French patent is superior in terms of combining a small Abrasion by the glass melt flow with the resistance to creep under load high temperature.
Claims (3)
28,80% Chrom,51.95% nickel,
28.80% chromium,
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